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基于范德瓦尔斯表面张力模式液滴撞击疏水壁面过程的研究

白玲 李大鸣 李彦卿 王志超 李杨杨

基于范德瓦尔斯表面张力模式液滴撞击疏水壁面过程的研究

白玲, 李大鸣, 李彦卿, 王志超, 李杨杨
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  • 液滴撞击疏水壁面过程的研究在介观流体力学和微流体作用材料科学的研究中具有重要的理论意义和工程价值. 论文在SPH方法中引入范德瓦尔斯状态方程处理液滴表面张力, 考虑流体粒子之间远程吸引, 近程排斥的内部作用力, 提出了流体粒子与疏水壁面粒子间势能函数与表面张力相结合的作用模式. 通过模拟真空条件下两个静止的等体积液滴相互融合的过程, 验证了计算模式在模拟液滴的表面张力中的有效性. 采用该模式模拟的液滴撞击疏水壁面过程, 不仅能够有效地模拟液滴撞击壁面后的变形过程, 而且清晰地模拟出液滴的回弹、腾空以及二次撞壁现象的完整过程. 模拟结果与液滴撞击疏水壁面的实验结果以及VOF模拟结果符合较好, 表明本文所提出的表面张力和疏水壁面作用力处理模式对模拟液滴撞壁过程具有实际应用价值.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51079095)和国家自然科学基金创新研究群体科学基金(批准号:51021004)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-24
  • 修回日期:  2014-12-22
  • 刊出日期:  2015-06-05

基于范德瓦尔斯表面张力模式液滴撞击疏水壁面过程的研究

  • 1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072;
  • 2. 阿德莱德大学土木与环境工程学院, 澳大利亚阿德莱德, 5005
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51079095)和国家自然科学基金创新研究群体科学基金(批准号:51021004)资助的课题.

摘要: 液滴撞击疏水壁面过程的研究在介观流体力学和微流体作用材料科学的研究中具有重要的理论意义和工程价值. 论文在SPH方法中引入范德瓦尔斯状态方程处理液滴表面张力, 考虑流体粒子之间远程吸引, 近程排斥的内部作用力, 提出了流体粒子与疏水壁面粒子间势能函数与表面张力相结合的作用模式. 通过模拟真空条件下两个静止的等体积液滴相互融合的过程, 验证了计算模式在模拟液滴的表面张力中的有效性. 采用该模式模拟的液滴撞击疏水壁面过程, 不仅能够有效地模拟液滴撞击壁面后的变形过程, 而且清晰地模拟出液滴的回弹、腾空以及二次撞壁现象的完整过程. 模拟结果与液滴撞击疏水壁面的实验结果以及VOF模拟结果符合较好, 表明本文所提出的表面张力和疏水壁面作用力处理模式对模拟液滴撞壁过程具有实际应用价值.

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